JP5700797B2 - 共焦点顕微鏡システム、画像処理方法および画像処理プログラム - Google Patents
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Description
(1)第1の発明に係る共焦点顕微鏡システムは、観察対象物の表面を観察するための共焦点顕微鏡システムであって、受光素子と、観察対象物の表面に設定された単位領域内で第1の方向に平行な測定ラインに光を照射するとともに測定ラインに照射された光を受光素子に導き、光の照射位置を第1の方向に直交する第2の方向に一定間隔ずつ順次移動させることにより、第2の方向に並ぶ複数の測定ラインに光を照射可能に構成された共焦点光学系と、第1および第2の方向に直交する第3の方向における複数の位置で共焦点光学系による光の照射が行われるように共焦点光学系と観察対象物との相対的な距離を変化させる相対距離変化部と、第1の動作モードおよび第2の動作モードの制御を選択的に実行可能に構成され、第1の動作モード時に、単位領域の第2の方向における一端から他端に渡って並ぶ複数の測定ラインに光が照射されるように共焦点光学系を制御し、受光素子の出力信号に基づいて単位領域についての複数の画素データを順次取得し、第2の動作モード時に、第2の方向において単位領域よりも小さい幅を有する帯状領域の第2の方向における一端から他端に渡って並ぶ複数の測定ラインに光が照射されるように共焦点光学系を制御するとともに相対距離変化部を制御し、受光素子の出力信号に基づいて各測定ラインについての複数の画素データを順次取得する制御部と、第2の動作モード時に、制御部により取得された複数の画素データに基づいて帯状領域内の各測定ラインについて観察対象物の表面の断面曲線を表す断面曲線データおよび帯状領域の複数の測定ラインに対応する画像データを生成するデータ生成部と、使用者による観察対象物の断面曲線データの取得範囲の指示を受け付ける取得範囲指示受付部と、取得範囲指示受付部により受け付けられた指示に基づいて観察対象物の断面曲線データの取得範囲として第1の方向に沿って連続的に並ぶ複数の帯状領域内に複数の測定ラインを設定する取得範囲設定部と、取得範囲設定部により設定された複数の帯状領域内の複数の測定ラインについてデータ生成部により生成された断面曲線データを第1の方向に沿って連続する測定ラインごとに連結することにより、連結された複数の断面曲線データを得るデータ処理部と、第2の動作モード時に、データ生成部により生成された画像データに基づいて、連続する複数の帯状領域における連続する複数本の測定ラインに対応する画像を表示し、使用者が画像上で連続する複数本の測定ラインのいずれかを指定することにより、データ処理部により連結された複数の断面曲線データに基づいて、画像上で指定された連続する測定ライン上での連結された断面曲線を表示する表示部とを備えるものである。
[B]参考形態
(1)第1の参考形態に係る共焦点顕微鏡システムは、観察対象物の表面を観察するための共焦点顕微鏡システムであって、受光素子と、観察対象物の表面に設定された単位領域内で第1の方向に平行な測定ラインに光を照射するとともに測定ラインに照射された光を受光素子に導き、光の照射位置を第1の方向に直交する第2の方向に一定間隔ずつ順次移動させることにより、第2の方向に並ぶ複数の測定ラインに光を照射可能に構成された共焦点光学系と、第1および第2の方向に直交する第3の方向における複数の位置で共焦点光学系による光の照射が行われるように共焦点光学系と観察対象物との相対的な距離を変化させる相対距離変化部と、第1の動作モードおよび第2の動作モードの制御を選択的に実行可能に構成され、第1の動作モード時に、単位領域の第2の方向における一端から他端に渡って並ぶ複数の測定ラインに光が照射されるように共焦点光学系を制御し、受光素子の出力信号に基づいて単位領域についての複数の画素データを順次取得し、第2の動作モード時に、第2の方向において単位領域よりも小さい幅を有する帯状領域の第2の方向における一端から他端に渡って並ぶ複数の測定ラインに光が照射されるように共焦点光学系を制御するとともに相対距離変化部を制御し、受光素子の出力信号に基づいて各測定ラインについての複数の画素データを順次取得する制御部と、第2の動作モード時に、制御部により取得された複数の画素データに基づいて帯状領域内の各測定ラインについて観察対象物の表面の断面曲線を表す断面曲線データを生成するデータ生成部と、使用者による観察対象物の断面曲線データの取得範囲の指示を受け付ける取得範囲指示受付部と、取得範囲指示受付部により受け付けられた指示に基づいて観察対象物の断面曲線データの取得範囲として第1の方向に沿って連続的に並ぶ複数の帯状領域内に複数の測定ラインを設定する取得範囲設定部と、取得範囲設定部により設定された複数の測定ラインについてデータ生成部により生成された断面曲線データを第1の方向に沿って連続する測定ラインごとに連結することにより、連結された複数の断面曲線データを得るデータ処理部とを備え、単位領域についての複数の画素データから単位領域の画像データが生成され、複数の帯状領域内の複数の測定ラインを第1の方向に沿って連続する測定ラインごとに連結することにより連続する単位領域の画像データが連結されるものである。
この共焦点顕微鏡システムにおいては、観察対象物の表面に設定された単位領域内で第1の方向に平行な測定ラインに光が照射され、測定ラインに照射された光が受光素子に導かれる。光の照射位置が第2の方向に一定間隔ずつ順次移動されることにより、第2の方向に並ぶ複数の測定ラインに光が照射される。また、第3の方向における複数の位置で共焦点光学系による光の照射が行われるように共焦点光学系と観察対象物との相対的な距離が変化される。
第1の動作モード時には、共焦点光学系により単位領域の第2の方向における一端から他端に渡って並ぶ複数の測定ラインに光が照射される。受光素子の出力信号に基づいて単位領域についての複数の画素データが順次取得される。
第2の動作モード時には、共焦点光学系により第2の方向において単位領域よりも小さい幅を有する帯状領域の第2の方向における一端から他端に渡って並ぶ複数の測定ラインに光が照射される。受光素子の出力信号に基づいて各測定ラインについての複数の画素データが順次取得される。取得された複数の画素データに基づいて帯状領域内の各測定ラインについての断面曲線データが生成される。
使用者による観察対象物の断面曲線データの取得範囲の指示が受け付けられると、その指示に基づいて観察対象物の断面曲線データの取得範囲として第1の方向に沿って連続的に並ぶ複数の帯状領域内に複数の測定ラインが設定される。設定された複数の測定ラインについて生成された断面曲線データが第1の方向に沿って連続する測定ラインごとに連結されることにより、連結された複数の断面曲線データが得られる。また、単位領域についての複数の画素データから単位領域の画像データが生成される。複数の帯状領域内の複数の測定ラインを第1の方向に沿って連続する測定ラインごとに連結することにより連続する単位領域の画像データが連結される。
このように、第2の動作モード時には、第2の方向において単位領域よりも小さい幅を有する帯状領域内で複数の測定ラインに光が照射される。そのため、複数の測定ラインに対応する複数の断面曲線データの生成を高速で行うことができる。その結果、複数の測定ラインに対応する複数の断面曲線データに基づいて観察対象物の表面の断面曲線を正確でかつ高速に検出することができる。
(2)共焦点顕微鏡システムは、観察対象物の表面の画像を取得する画像取得部と、画像取得部により取得された画像を表示する第1の表示部とをさらに備え、取得範囲指示受付部は、第1の表示部に表示された画像上で使用者による観測対象物の断面曲線データの取得範囲の指示を受け付けてもよい。
この場合、観察対象物の表面の画像が取得され、取得された画像が第1の表示部に表示される。表示された画像上で使用者による断面曲線データの取得範囲の指示が受け付けられる。これにより、使用者は、断面曲線データの取得範囲を容易に指示することができる。
(3)データ処理部は、連結された断面曲線データを得る前または後に各断面曲線データから不要部分を除去し、連結された各断面曲線データに基づいて観察対象物の表面性状を表す表面性状パラメータを第1の方向に沿って連続する測定ラインごとに算出し、共焦点顕微鏡システムは、データ処理部により連結された各断面曲線データに基づいて第1の方向に沿って連続する測定ライン上での断面曲線を表示する第2の表示部をさらに備えてもよい。
この場合、連結された断面曲線データから不要部分が除去される。それにより、複数の測定ラインの一部の上に塵埃、傷または穴が存在する場合でも、不要部分が除去された断面曲線データに基づいて観察対象物の表面の断面曲線をより正確に検出することができる。
また、複数の測定ラインに対応する複数の表面性状パラメータが算出されるので、観察対象物の表面性状を正確に検出することができる。さらに、連結された各断面曲線データに基づく断面曲線および算出された表面性状パラメータが第2の表示部に表示される。これにより、使用者は観察対象物の表面の断面曲線および表面性状パラメータを視覚的に認識することができる。
(4)共焦点顕微鏡システムは、観察対象物を支持するとともに第4および第5の方向に移動可能に設けられた支持部をさらに備え、制御部は、第4および第5の方向がそれぞれ第1および第2の方向に一致する場合に、各帯状領域についての共焦点光学系による光の照射の終了ごとに、支持部を第4の方向に移動させ、第4および第5の方向がそれぞれ第1および第2の方向と異なる場合に、各帯状領域についての共焦点光学系による光の照射の終了ごとに、当該帯状領域内の複数の測定ラインの終点と次の帯状領域内の複数の測定ラインの始点とが連続するように支持部を第4および第5の方向に移動させてもよい。
この場合、観察対象物を支持する支持部の移動方向が第1および第2の方向と一致している場合だけでなく、支持部の移動方向が第1および第2の方向に対して傾斜している場合にも、一の帯状領域の複数の測定ラインについての断面曲線データと隣接する帯状領域の複数の測定ラインについての断面曲線データとが高い精度で連結される。観察対象物の表面の断面曲線をより正確に検出することができる。
(5)データ処理部は、隣接する帯状領域の複数の測定ラインについての断面曲線データを2次元パターンマッチングにより連結してもよい。この場合、隣接する帯状領域の複数の測定ラインについての断面曲線データをさらに正確に連結することができる。
(6)第2の参考形態に係る画像処理方法は、観察対象物の表面を観察するための画像処理方法であって、共焦点光学系により観察対象物の表面に設定された単位領域内で第1の方向に平行な測定ラインに光を照射するとともに測定ラインに照射された光を受光素子に導き、光の照射位置を第1の方向に直交する第2の方向に一定間隔ずつ順次移動させることにより、第2の方向に並ぶ複数の測定ラインに光を照射するステップと、第1および第2の方向に直交する第3の方向における複数の位置で共焦点光学系による光の照射が行われるように共焦点光学系と観察対象物との相対的な距離を変化させるステップと、第1の動作モード時に、単位領域の第2の方向における一端から他端に渡って並ぶ複数の測定ラインに光が照射されるように共焦点光学系を制御し、受光素子の出力信号に基づいて単位領域についての複数の画素データを順次取得するステップと、第2の動作モード時に、第2の方向において単位領域よりも小さい幅を有する帯状領域の第2の方向における一端から他端に渡って並ぶ複数の測定ラインに光が照射されるように共焦点光学系を制御するステップと、受光素子の出力信号に基づいて各測定ラインについての複数の画素データを順次取得するステップと、第2の動作モード時に、取得された複数の画素データに基づいて帯状領域内の各測定ラインについて観察対象物の表面の断面曲線を表す断面曲線データを生成するステップと、使用者による観察対象物の断面曲線データの取得範囲の指示を受け付けるステップと、受け付けられた指示に基づいて観察対象物の断面曲線データの取得範囲として第1の方向に沿って連続的に並ぶ複数の帯状領域内に複数の測定ラインを設定するステップと、設定された複数の測定ラインについて生成された断面曲線データを第1の方向に沿って連続する測定ラインごとに連結することにより、連結された複数の断面曲線データを得るステップと、単位領域についての複数の画素データから単位領域の画像データを生成するステップと、複数の帯状領域内の複数の測定ラインを第1の方向に沿って連続する測定ラインごとに連結することにより連続する単位領域の画像データを連結するステップとを含むものである。
この画像処理方法においては、観察対象物の表面に設定された単位領域内で第1の方向に平行な測定ラインに光が照射され、測定ラインに照射された光が受光素子に導かれる。光の照射位置が第2の方向に一定間隔ずつ順次移動されることにより、第2の方向に並ぶ複数の測定ラインに光が照射される。また、第3の方向における複数の位置で共焦点光学系による光の照射が行われるように共焦点光学系と観察対象物との相対的な距離が変化される。
第1の動作モード時には、共焦点光学系により単位領域の第2の方向における一端から他端に渡って並ぶ複数の測定ラインに光が照射される。受光素子の出力信号に基づいて単位領域についての複数の画素データが順次取得される。
第2の動作モード時には、共焦点光学系により第2の方向において単位領域よりも小さい幅を有する帯状領域の第2の方向における一端から他端に渡って並ぶ複数の測定ラインに光が照射される。受光素子の出力信号に基づいて各測定ラインについての複数の画素データが順次取得される。取得された複数の画素データに基づいて帯状領域内の各測定ラインについての断面曲線データが生成される。
使用者による観察対象物の断面曲線データの取得範囲の指示が受け付けられると、その指示に基づいて観察対象物の断面曲線データの取得範囲として第1の方向に沿って連続的に並ぶ複数の帯状領域内に複数の測定ラインが設定される。設定された複数の測定ラインについて生成された断面曲線データが第1の方向に沿って連続する測定ラインごとに連結されることにより、連結された複数の断面曲線データが得られる。また、単位領域についての複数の画素データから単位領域の画像データが生成される。複数の帯状領域内の複数の測定ラインを第1の方向に沿って連続する測定ラインごとに連結することにより連続する単位領域の画像データが連結される。
このように、第2の動作モード時には、第2の方向において単位領域よりも小さい幅を有する帯状領域内で複数の測定ラインに光が照射される。そのため、複数の測定ラインに対応する複数の断面曲線データの生成を高速で行うことができる。その結果、複数の測定ラインに対応する複数の断面曲線データに基づいて観察対象物の表面の断面曲線を正確でかつ高速に検出することができる。
(7)第3の参考形態に係る画像処理プログラムは、観察対象物の表面を観察するための画像処理を処理装置に実行させる画像処理プログラムであって、共焦点光学系により観察対象物の表面に設定された単位領域内で第1の方向に平行な測定ラインに光を照射するとともに測定ラインに照射された光を受光素子に導き、光の照射位置を第1の方向に直交する第2の方向に一定間隔ずつ順次移動させることにより、第2の方向に並ぶ複数の測定ラインに光を照射する処理と、第1および第2の方向に直交する第3の方向における複数の位置で共焦点光学系による光の照射が行われるように共焦点光学系と観察対象物との相対的な距離を変化させる処理と、第1の動作モード時に、単位領域の第2の方向における一端から他端に渡って並ぶ複数の測定ラインに光が照射されるように共焦点光学系を制御し、受光素子の出力信号に基づいて単位領域についての複数の画素データを順次取得する処理と、第2の動作モード時に、第2の方向において単位領域よりも小さい幅を有する帯状領域の第2の方向における一端から他端に渡って並ぶ複数の測定ラインに光が照射されるように共焦点光学系を制御する処理と、受光素子の出力信号に基づいて各測定ラインについての複数の画素データを順次取得する処理と、第2の動作モード時に、取得された複数の画素データに基づいて帯状領域内の各測定ラインについて観察対象物の表面の断面曲線を表す断面曲線データを生成する処理と、使用者による観察対象物の断面曲線データの取得範囲の指示を受け付ける処理と、受け付けられた指示に基づいて観察対象物の断面曲線データの取得範囲として第1の方向に沿って連続的に並ぶ複数の帯状領域内に複数の測定ラインを設定する処理と、設定された複数の測定ラインについて生成された断面曲線データを第1の方向に沿って連続する測定ラインごとに連結することにより、連結された複数の断面曲線データを得る処理と、単位領域についての複数の画素データから単位領域の画像データを生成する処理と、複数の帯状領域内の複数の測定ラインを第1の方向に沿って連続する測定ラインごとに連結することにより連続する単位領域の画像データを連結する処理とを、処理装置に実行させるものである。
この画像処理プログラムにおいては、観察対象物の表面に設定された単位領域内で第1の方向に平行な測定ラインに光が照射され、測定ラインに照射された光が受光素子に導かれる。光の照射位置が第2の方向に一定間隔ずつ順次移動されることにより、第2の方向に並ぶ複数の測定ラインに光が照射される。また、第3の方向における複数の位置で共焦点光学系による光の照射が行われるように共焦点光学系と観察対象物との相対的な距離が変化される。
第1の動作モード時には、共焦点光学系により単位領域の第2の方向における一端から他端に渡って並ぶ複数の測定ラインに光が照射される。受光素子の出力信号に基づいて単位領域についての複数の画素データが順次取得される。
第2の動作モード時には、共焦点光学系により第2の方向において単位領域よりも小さい幅を有する帯状領域の第2の方向における一端から他端に渡って並ぶ複数の測定ラインに光が照射される。受光素子の出力信号に基づいて各測定ラインについての複数の画素データが順次取得される。取得された複数の画素データに基づいて帯状領域内の各測定ラインについての断面曲線データが生成される。
使用者による観察対象物の断面曲線データの取得範囲の指示が受け付けられると、その指示に基づいて観察対象物の断面曲線データの取得範囲として第1の方向に沿って連続的に並ぶ複数の帯状領域内に複数の測定ラインが設定される。設定された複数の測定ラインについて生成された断面曲線データが第1の方向に沿って連続する測定ラインごとに連結されることにより、連結された複数の断面曲線データが得られる。また、単位領域についての複数の画素データから単位領域の画像データが生成される。複数の帯状領域内の複数の測定ラインを第1の方向に沿って連続する測定ラインごとに連結することにより連続する単位領域の画像データが連結される。
このように、第2の動作モード時には、第2の方向において単位領域よりも小さい幅を有する帯状領域内で複数の測定ラインに光が照射される。そのため、複数の測定ラインに対応する複数の断面曲線データの生成を高速で行うことができる。その結果、複数の測定ラインに対応する複数の断面曲線データに基づいて観察対象物の表面の断面曲線を正確でかつ高速に検出することができる。
図1は、本発明の一実施の形態に係る共焦点顕微鏡システム500の構成を示すブロック図である。図1に示すように、共焦点顕微鏡システム500は、測定部100、PC(パーソナルコンピュータ)200、制御部300および表示部400を備える。測定部100は、レーザ光源10、X−Yスキャン光学系20、受光素子30、照明用白色光源40、カラーCCD(電荷結合素子)カメラ50およびステージ60を含む。ステージ60上には、観察対象物Sが載置される。
以下、第1の動作モードにおける共焦点顕微鏡システム500の動作を説明する。
図4は、観察対象物Sの表面形状を示す図である。図4(a)に示すように、観察対象物Sの表面は、起伏が連続する形状を有する。観察対象物Sの表面上を垂直な平面で切断したとき、その切断面に現れる観察対象物Sの表面上の曲線を断面曲線と呼ぶ。また、断面曲線を表すデータを断面曲線データと呼ぶ。図4(b)に示すように、観察対象物Sの表面において、起伏の周期が比較的短く、起伏の深さに比べて起伏の間隔が比較的小さい断面形状を粗さと呼ぶ。断面曲線から所定のカットオフ波長λcよりも短い波長を有する成分を抽出することにより得られる曲線を粗さ曲線と呼ぶ。図4(c)に示すように、観察対象物Sの表面において、粗さの起伏の周期よりも長い起伏の周期を有する断面形状をうねりと呼ぶ。断面曲線から所定のカットオフ波長λcよりも長い波長を有する成分を抽出することにより得られる曲線をうねり曲線と呼ぶ。後述するように、観察対象物Sの断面曲線データを生成し、その断面曲線データの解析を行うことにより、観察対象物Sの表面性状を表す表面性状パラメータを算出することができる。
以下、第2の動作モードにおける共焦点顕微鏡システム500の動作を説明する。
図8および図9は、共焦点顕微鏡システム500における画像処理方法を示すフローチャートである。図10は、複数の帯状領域におけるレーザ光の走査方法を示す図である。図11は、複数の帯状領域における断面曲線データの連結方法を示す図である。図1のPC200のCPU210は、記憶装置240に記憶される画像処理プログラムに従って画像処理方法を実行する。以下、図8〜図11を用いてCPU210による画像処理方法を説明する。なお、図10および図11においては、連結数Mを3として図示している。
ステージ60の取り付け誤差等のため、図1のX−Yスキャン光学系20によるレーザ光の走査方向とステージ60の実際の移動方向とが完全に一致していない場合がある。ステージ60の実際の移動方向がレーザ光の走査方向に対して傾いている場合には、以下に説明するステージ60の移動補正を行う。
上式において、(XB−XA)は、ステージ60のX方向への距離LXの移動指令によりX方向へ実際に移動した距離を示す。また、(YB−YA)は、ステージ60のX方向への距離LXの移動指令によりY方向へ実際に移動した距離を示す。各帯状領域での断面曲線データの生成終了ごとにステージ60のX方向への移動を指令する際の距離Lxに傾き補正量Kを乗算することによりステージ60の−Y方向への移動を指令する距離Lyを算出することができる。
図9のステップS13において、断面曲線データの不要部分は、以下に示す種々の方法により推定される。
塵埃等の付着物が存在する観察対象物Sの部分の高さは、付着物が存在しない観察対象物Sの表面の凹凸の高さに比べて高い。そのため、付着物が存在する観察対象物Sの部分に対応する断面曲線データは、付着物が存在しない観察対象物Sの部分に対応する断面曲線データよりも高い値を有する。CPU210は、断面曲線データを適切なしきい値で“1”と“0”とに2値化する。それにより、付着物が存在しない観察対象物Sの部分に対応する2値化データが“0”となり、付着物が存在する観察対象物Sの部分に対応する2値化データが“1”となる。この場合、CPU210は、“1”の2値化データに対応する断面曲線データの部分を不要部分と推定することができる。
一般に、金属等からなる観察対象物Sの表面は高い反射率を有するため、塵埃等の付着物が存在しない観察対象物Sの部分に対応する超深度線状データは高い値を有する。一方、塵埃等の付着物が存在する観察対象物Sの部分は金属等よりも低い反射率を有するため、塵埃等の付着物が存在する観察対象物Sの部分に対応する超深度線状データは低い値を有する。CPU210は、超深度線状データを適切なしきい値で“1”と“0”とに2値化する。それにより、付着物が存在しない観察対象物Sの部分に対応する2値化データが“1”となり、付着物が存在する観察対象物Sの部分に対応する2値化データが“0”となる。この場合、CPU210は、“0”の2値化データに対応する断面曲線データの部分を不要部分と推定することができる。
断面曲線データおよび超深度線状データに基づく推定の場合と同様に、CPU210がカメラ画像データを適切なしきい値で2値化することにより、断面曲線データの不要部分を推定することができる。
断面曲線データの不要部分は、上記の推定方法のうち、2つ以上の推定方法を組み合わせることにより推定されてもよい。これにより、より確実に断面曲線データの不要部分を推定することができる。
図9のステップS15において、CPU210は、生成された断面曲線データに基づく断面曲線、算出された粗さ曲線データに基づく粗さ曲線および算出されたうねり曲線データに基づくうねり曲線ならびに算出された表面性状パラメータ等を含む解析結果を表示部400に表示させる。これにより、使用者は観察対象物Sの表面の断面曲線等を視覚的に認識することができる。
本実施の形態に係る共焦点顕微鏡システム500においては、第2の動作モード時に、Y方向において単位領域よりも小さい幅を有する帯状領域内でX方向に平行な複数の測定ラインに光が照射される。そのため、複数の測定ラインに対応する複数の断面曲線データの生成を高速で行うことができる。その結果、複数の断面曲線データに基づいて観察対象物Sの表面の断面曲線を正確でかつ高速に検出することができる。
(10−1)上記実施の形態において、PC200のCPU210が制御部300の機能を有していてもよい。この場合、制御部300は設けられなくてもよい。
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
3 対物レンズ
4〜6 ハーフミラー
7 ピンホール部材
8 NDフィルタ
10 レーザ光源
20 X−Yスキャン光学系
30 受光素子
40 照明用白色光源
50 カラーCCDカメラ
60 ステージ
61 ステージ操作部
62 ステージ駆動部
63 レンズ駆動部
100 測定部
200 PC
210 CPU
220 ROM
230 作業用メモリ
240 記憶装置
300 制御部
400 表示部
410 画像表示領域
420 条件設定領域
421 測定点設定部
421a 始点設定ボタン
422 測定長さ設定部
422a 評価長さ指定部
422b 連結数表示部
423 測定高さ設定部
423a 上限設定部
423b 下限設定部
424 測定開始指示部
424a 測定開始ボタン
425 次へボタン
426 キャンセルボタン
427 終了ボタン
428 戻るボタン
430 解析結果表示領域
431 断面曲線表示部
432 輪郭曲線表示部
433 パラメータ設定部
434 パラメータ表示部
500 共焦点顕微鏡システム
A,B 矢印
C チャート
EP1,EP2 終点
F 特徴点
LX,LY,Lx,Ly 距離
R 特徴点指定枠
S 観察対象物
SP1,SP2 始点
SL1,SL2 測定ライン
s1〜s4 単位領域
Claims (7)
- 観察対象物の表面を観察するための共焦点顕微鏡システムであって、
受光素子と、
観察対象物の表面に設定された単位領域内で第1の方向に平行な測定ラインに光を照射するとともに測定ラインに照射された光を前記受光素子に導き、光の照射位置を前記第1の方向に直交する第2の方向に一定間隔ずつ順次移動させることにより、前記第2の方向に並ぶ複数の測定ラインに光を照射可能に構成された共焦点光学系と、
前記第1および第2の方向に直交する第3の方向における複数の位置で前記共焦点光学系による光の照射が行われるように前記共焦点光学系と観察対象物との相対的な距離を変化させる相対距離変化部と、
第1の動作モードおよび第2の動作モードの制御を選択的に実行可能に構成され、前記第1の動作モード時に、前記単位領域の前記第2の方向における一端から他端に渡って並ぶ複数の測定ラインに光が照射されるように前記共焦点光学系を制御し、前記受光素子の出力信号に基づいて前記単位領域についての複数の画素データを順次取得し、前記第2の動作モード時に、前記第2の方向において前記単位領域よりも小さい幅を有する帯状領域の前記第2の方向における一端から他端に渡って並ぶ複数の測定ラインに光が照射されるように前記共焦点光学系を制御するとともに前記相対距離変化部を制御し、前記受光素子の出力信号に基づいて各測定ラインについての複数の画素データを順次取得する制御部と、
前記第2の動作モード時に、前記制御部により取得された複数の画素データに基づいて前記帯状領域内の各測定ラインについて観察対象物の表面の断面曲線を表す断面曲線データおよび前記帯状領域の複数の測定ラインに対応する画像データを生成するデータ生成部と、
使用者による観察対象物の断面曲線データの取得範囲の指示を受け付ける取得範囲指示受付部と、
前記取得範囲指示受付部により受け付けられた指示に基づいて観察対象物の断面曲線データの生成範囲として前記第1の方向に沿って連続的に並ぶ複数の帯状領域内に複数の測定ラインを設定する取得範囲設定部と、
前記取得範囲設定部により設定された複数の帯状領域内の複数の測定ラインについて前記データ生成部により生成された断面曲線データを前記第1の方向に沿って連続する測定ラインごとに連結することにより、連結された複数の断面曲線データを得るデータ処理部と、
前記第2の動作モード時に、前記データ生成部により生成された画像データに基づいて、連続する複数の帯状領域における連続する複数本の測定ラインに対応する画像を表示し、使用者が前記画像上で前記連続する複数本の測定ラインのいずれかを指定することにより、前記データ処理部により連結された複数の断面曲線データに基づいて、前記画像上で指定された前記連続する測定ライン上での連結された断面曲線を表示する表示部とを備えることを特徴とする共焦点顕微鏡システム。 - 観察対象物の表面の画像を取得する画像取得部をさらに備え、
前記表示部は、前記画像取得部により取得された画像を表示し、
前記取得範囲指示受付部は、前記表示部に表示された画像上で使用者による観測対象物の断面曲線データの取得範囲の指示を受け付けることを特徴とする請求項1記載の共焦点顕微鏡システム。 - 前記データ処理部は、前記連結された断面曲線データを得る前または後に各断面曲線データから不要部分を除去し、前記連結された各断面曲線データに基づいて観察対象物の表面性状を表す表面性状パラメータを前記第1の方向に沿って連続する測定ラインごとに算出し、
前記表示部は、前記データ処理部により算出された測定ラインごとの表面性状パラメータを表示することを特徴とする請求項1または2記載の共焦点顕微鏡システム。 - 観察対象物を支持するとともに第4および第5の方向に移動可能に設けられた支持部をさらに備え、
前記制御部は、
前記第4および第5の方向がそれぞれ前記第1および第2の方向に一致する場合に、各帯状領域についての前記共焦点光学系による光の照射の終了ごとに、前記支持部を前記第4の方向に移動させ、
前記第4および第5の方向がそれぞれ前記第1および第2の方向と異なる場合に、各帯状領域についての前記共焦点光学系による光の照射の終了ごとに、当該帯状領域内の複数の測定ラインの終点と次の帯状領域内の複数の測定ラインの始点とが連続するように前記支持部を前記第4および第5の方向に移動させることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の共焦点顕微鏡システム。 - 前記データ処理部は、隣接する帯状領域の複数の測定ラインについての断面曲線データを2次元パターンマッチングにより連結することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の共焦点顕微鏡システム。
- 観察対象物の表面を観察するための画像処理方法であって、
共焦点光学系により観察対象物の表面に設定された単位領域内で第1の方向に平行な測定ラインに光を照射するとともに測定ラインに照射された光を受光素子に導き、光の照射位置を前記第1の方向に直交する第2の方向に一定間隔ずつ順次移動させることにより、前記第2の方向に並ぶ複数の測定ラインに光を照射するステップと、
前記第1および第2の方向に直交する第3の方向における複数の位置で前記共焦点光学系による光の照射が行われるように前記共焦点光学系と観察対象物との相対的な距離を変化させるステップと、
第1の動作モード時に、前記単位領域の前記第2の方向における一端から他端に渡って並ぶ複数の測定ラインに光が照射されるように前記共焦点光学系を制御し、前記受光素子の出力信号に基づいて前記単位領域についての複数の画素データを順次取得するステップと、
第2の動作モード時に、前記第2の方向において前記単位領域よりも小さい幅を有する帯状領域の前記第2の方向における一端から他端に渡って並ぶ複数の測定ラインに光が照射されるように前記共焦点光学系を制御し、前記受光素子の出力信号に基づいて各測定ラインについての複数の画素データを順次取得するステップと、
前記第2の動作モード時に、取得された複数の画素データに基づいて前記帯状領域内の各測定ラインについて観察対象物の表面の断面曲線を表す断面曲線データおよび前記帯状領域の複数の測定ラインに対応する画像データを生成するステップと、
使用者による観察対象物の断面曲線データの取得範囲の指示を受け付けるステップと、
受け付けられた指示に基づいて観察対象物の断面曲線データの取得範囲として前記第1の方向に沿って連続的に並ぶ複数の帯状領域内に複数の測定ラインを設定するステップと、
設定された複数の帯状領域内の複数の測定ラインについて生成された断面曲線データを前記第1の方向に沿って連続する測定ラインごとに連結することにより、連結された複数の断面曲線データを得るステップと、
前記第2の動作モード時に、前記データ生成部により生成された画像データに基づいて、連続する複数の帯状領域における連続する複数本の測定ラインに対応する画像を表示し、使用者が前記画像上で前記連続する複数本の測定ラインのいずれかを指定することにより、前記データ処理部により連結された複数の断面曲線データに基づいて、前記画像上で指定された前記連続する測定ライン上での連結された断面曲線を表示するステップとを含むことを特徴とする画像処理方法。 - 観察対象物の表面を観察するための画像処理を処理装置に実行させる画像処理プログラムであって、
共焦点光学系により観察対象物の表面に設定された単位領域内で第1の方向に平行な測定ラインに光を照射するとともに測定ラインに照射された光を受光素子に導き、光の照射位置を前記第1の方向に直交する第2の方向に一定間隔ずつ順次移動させることにより、前記第2の方向に並ぶ複数の測定ラインに光を照射する処理と、
前記第1および第2の方向に直交する第3の方向における複数の位置で前記共焦点光学系による光の照射が行われるように前記共焦点光学系と観察対象物との相対的な距離を変化させる処理と、
第1の動作モード時に、前記単位領域の前記第2の方向における一端から他端に渡って並ぶ複数の測定ラインに光が照射されるように前記共焦点光学系を制御し、前記受光素子の出力信号に基づいて前記単位領域についての複数の画素データを順次取得する処理と、
第2の動作モード時に、前記第2の方向において前記単位領域よりも小さい幅を有する帯状領域の前記第2の方向における一端から他端に渡って並ぶ複数の測定ラインに光が照射されるように前記共焦点光学系を制御し、前記受光素子の出力信号に基づいて各測定ラインについての複数の画素データを順次取得する処理と、
前記第2の動作モード時に、取得された複数の画素データに基づいて前記帯状領域内の各測定ラインについて観察対象物の表面の断面曲線を表す断面曲線データおよび前記帯状領域の複数の測定ラインに対応する画像データを生成する処理と、
使用者による観察対象物の断面曲線データの取得範囲の指示を受け付ける処理と、
受け付けられた指示に基づいて観察対象物の断面曲線データの取得範囲として前記第1の方向に沿って連続的に並ぶ複数の帯状領域内に複数の測定ラインを設定する処理と、
設定された複数の帯状領域内の複数の測定ラインについて生成された断面曲線データを前記第1の方向に沿って連続する測定ラインごとに連結することにより、連結された複数の断面曲線データを得る処理と、
前記第2の動作モード時に、前記データ生成部により生成された画像データに基づいて、連続する複数の帯状領域における連続する複数本の測定ラインに対応する画像を表示し、使用者が前記画像上で前記連続する複数本の測定ラインのいずれかを指定することにより、前記データ処理部により連結された複数の断面曲線データに基づいて、前記画像上で指定された前記連続する測定ライン上での連結された断面曲線を表示する処理とを、
前記処理装置に実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
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